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戴着脑电帽控制机械臂写汉字 人与机器的界限被打破？( 二 )


天大团队结合了两种常见的脑电波范式——P300和SSVEP，这两种范式在“思维分型”中很常见 。两者在稳定性和速度上各有优势，一是精细区分微弱脑电信号特征，二是快速破译解码 。这一次，他们创下了头皮脑电BCI在线控制216条指令的世界纪录，实现了国际上BCI信息输出方式从“拼”到“写”、从单人到多人的重大转变 。被打破的旧世界纪录是108条指令，也是他们两年前创造的 。
窥视“三磅重的宇宙”的一个小窗口
此时距离人类远古祖先发明石器已经有两三百万年了 。智能大脑帮助人类解锁更广阔的世界，而大脑本身一直是科学探索的秘密 。
科学家用浩瀚的宇宙来描述大脑的复杂性，这也是为什么它被称为“三磅宇宙”(3磅约为1.36千克，接近成年人大脑的重量) 。天津脑科学与类脑研究中心主任、天津大学研究院常务副院长明东说，脑科学是人类认识自然的“最后前沿” 。
3磅重的大脑是宇宙中已知的最复杂的物体 。神经工程师将其描述为“已知信息密度最高、结构化程度最高、自组织最完整的东西” 。它的质地类似果冻，运行功率只有20瓦 。启动同样强大性能的计算机需要2400万瓦 。
从某种意义上说，你在镜子里看到的只是3磅果冻的一个载体 。在美国电影《黑客帝国》中，人只要在后脑勺插管，就可以脱离身体，直接进入大脑的虚拟世界 。《蛋壳里的幽灵》的主角紫苏实现了全身机械化，只剩下一个人脑 。
不管形式如何，脑机接口，BCI)已经成为人类窥视“三磅宇宙”的一个窗口 。
这个想法来源于大脑运作的原理 。许介绍，大脑由大约1000亿个神经元组成，大致相当于银河系的恒星数量 。它们形成了一个难以想象的巨大神经网络，是人思维活动的物质基础 。
当我们思考时，大脑中的神经元同步放电 。这些信号被称为脑电波 。脑电波中包含着人类思维活动的意识信息，当大脑中冒出不同的想法时，脑电信号也会随之发生变化 。理论上，只要人们能够了解脑电波与思维活动的直接关系，就可以通过识别脑电波来推断人的思想 。
脑机接口是一种通过研究脑电波来解读人类思想的技术 。许彭敏解释说，目前人类大脑中的想法是通过周围神经系统、肌肉组织或语言来表达的，而脑机接口则绕过了这些传统路径，直接建立了大脑与计算机之间的连接 。“说白了，我们脑子里在想什么，可以通过脑机接口直接被计算机读取 。”
打破人机边界？
两个人集中全部注意力，花三分钟写一个汉字，显然是不尽如人意的 。
20世纪60年代，NASA的科学家首先提出了“Cyborg”一词，即人与电子机械的合一 。漫威漫画电影中的半人半机械超人，以及《机械战警》中的机械义肢，都在表现一种人应该打破与机器的鲜明界限的愿望 。
机器可以弥补残疾人的身体缺陷，成为他们身体的一部分 。2014年，一名高位截瘫少年控制机械外骨骼为巴西世界杯踢出第一脚球 。
当年，天津大学神经工程团队自主研发了“沈工系列”人工康复机器人系统，在多家医院投入临床使用，通过脑控技术帮助脑卒中偏瘫患者恢复运动功能 。中风患者的身体不工作了，但原本储存在中枢神经系统的运动“流程图”可能会完整或部分保存下来 。在传统的康复治疗中，大脑的低参与性使得受损脑区和周围脑区的功能难以重建，这是影响康复效果的重要因素之一 。
有一种疗法，让患者在大脑中反复想象肢体运动，不断唤醒相关的运动记忆，从而激活大脑的相关区域，改善运动功能 。但长期以来，这种方法缺乏客观的评价指标，无法实时监测大脑活动的状态，无法及时给出效果反馈 。
为了改进这种疗法，天大团队的“沈工”脑机接口在运动想象过程中检测患者的运动意图，触发模拟神经冲动的电刺激，促进肌肉主动收缩，驱动骨骼和关节自主运动 。这相当于在患者体外仿生构建了一个完整的人工神经通路，形成了一个“脑-机-人体”的信息回路 。
在天津市人民医院，一位85岁的老人接受了脑机接口技术的治疗 。他的右手和脚因中风而瘫痪 。协助康复的研究员说，新疗法对老年人的腿有明显的效果 。“以前他只能站一两分钟，现在能站五六分钟，能走50米左右 。”
机器破译并传输大脑指令，然后交给身体执行 。原理看似简单，实现起来却异常困难 。按照设想，第三代“神奇工作者”将成为更小的可穿戴便携设备，试图辅助患者完成更复杂、更精细的肢体动作，同时监测大脑状态，及时调整康复训练模式 。


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